免费机场接送服务中基于时间优先的聚类算法研究

免费机场接送服务中基于时间优先的聚类算法研究

论文摘要

课题来源于面向城市内的航空票务公司提供的免费机场接送服务的管理实践。航空票务公司是一种新型的服务型企业,主要业务是代售机票。为了应对票务公司之间的日益激烈的竞争环境,近年来大多数航空票务公司推出了一项新的增值服务,为在公司订购机票的顾客提供免费接送机场服务。该增值服务不仅方便了顾客的出行,节约了出行成本,而且为票务公司吸引了更多潜在顾客。但是由于该服务无法给公司带来直接的经济效益,因此如何降低运营成本就成为该业务能否成功实施的决定性因素。作为国家杰出青年科学基金(No.70625001)、中央直属高校基本科研业务费项目(N090204001)和国家自然科学基金青年基金(No.61004121)的重要组成部分,本文将航空票务公司的免费接送服务描述为接送顾客到机场的车辆调度问题Vehicle Scheduling for Air-passenger,简称VSAP)。该问题从模型的角度来说,可以归结为带有时间窗的车辆路径问题(Vehicle Routing Problem with Time Windows,简称VRPTW),是一种典型的面向商业和服务型企业的运作优化与决策问题。本文首先对机场接送服务的流程进行了深入分析,并对相关理论基础和研究现状进行了简要综述。然后,根据机场接送服务的特点,将顾客满意度量化为顾客对接送时间的要求,面向基于租赁车辆模式的航空票务公司建立了考虑绕行限制的最小化车次数模型,针对该模型设计了基于时间窗逆序聚类的两阶段启发式算法进行求解,最后通过计算实验与结果分析,验证了模型以及算法的有效性。针对VIP顾客需要提供更高的服务要求,根据该问题的特点将满意度量化为顾客对接送时间和到达机场时间的要求,考虑最大等待时间,并在一定满意度和绕行限制下建立了以租赁公司为主体的最小化成本模型,提出了一种基于随机聚类的三阶段启发式算法求解双时间窗问题,设计了车次优化策略;最后通过实例验证并分析该算法的有效性和适用性。在上述理论研究的基础之上,针对调度工作人员的业务流程和功能需求进行了最小车次数算法软件模块的分析与设计,并完成了需求分析、功能设计、数据库设计和界面设计等工作。最后,完成了基于C/S结构的最小车次数算法软件模块。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究的背景与来源
  • 1.2 课题研究的目的和意义
  • 1.2.1 课题研究的目的
  • 1.2.2 课题研究的意义
  • 1.3 主要研究内容
  • 1.4 研究的思路与技术路线
  • 1.5 论文结构安排
  • 第二章 相关研究综述
  • 2.1 带时间窗的车辆路径问题描述
  • 2.2 带时间窗的车辆路径问题求解算法概述
  • 2.2.1 精确算法
  • 2.2.2 经典启发式算法
  • 2.2.3 亚启发式算法
  • 2.3 国内外研究现状及发展趋势
  • 2.4 机场接送顾客服务中的车辆调度问题(VSAP)
  • 2.4.1 机场接送服务的基本流程
  • 2.4.2 车次分配与调度问题的特点
  • 2.4.3 车次分配与调度问题的关键优化问题
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 基于时间窗逆序聚类的方法求解VSAP问题
  • 3.1 引言
  • 3.2 车次分配与调度问题的最小车次数模型
  • 3.2.1 问题假设
  • 3.2.2 数学符号
  • 3.2.3 数学模型
  • 3.3 基于时间窗逆序排列的聚类算法求解VSAP
  • 3.3.1 第一阶段启发式算法
  • 3.3.2 第二阶段启发式算法
  • 3.4 仿真实验与结果分析
  • 3.4.1 实验设计
  • 3.4.2 小规模测试实例分析
  • 3.4.3 BENCHMARK中等和大规模测试实例分析
  • 3.4.4 随机测试实例分析
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 基于随机聚类的启发式方法求解双时间窗VSAP问题
  • 4.1 引言
  • 4.2 考虑双时间窗和最大等待时间的最小化成本模型
  • 4.2.1 问题假设与描述
  • 4.2.2 数学符号
  • 4.2.3 最小化成本模型
  • 4.3 K-MEANS随机聚类算法综述
  • 4.4 基于随机聚类的启发式求解VSAP
  • 4.4.1 第一阶段
  • 4.4.2 第二阶段
  • 4.4.3 第三阶段
  • 4.5 计算实验与结果分析
  • 4.5.1 实验设计
  • 4.5.2 算例生成
  • 4.5.3 小规模数据实验结果
  • 4.5.4 大规模数据实验结果
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 最小车次数模型算法软件模块的设计与实现
  • 5.1 相关技术概述
  • 5.2 软件模块设计需求分析
  • 5.3 最小车次数模型算法软件模块功能设计
  • 5.4 软件模块数据库设计
  • 5.4.1 数据库概念设计
  • 5.4.2 数据库逻辑结构设计
  • 5.5 界面设计及其处理逻辑
  • 5.5.1 工作人员信息管理界面处理逻辑
  • 5.5.2 基本信息参数设置界面图
  • 5.5.3 优化信息管理界面图
  • 5.5.4 优化分析管理界面图
  • 5.6 最小车次数模型算法软件模块的实现
  • 5.6.1 工作人员登录界面的实现
  • 5.6.2 工作人员注册界面的实现
  • 5.6.3 主界面功能的实现
  • 5.6.4 优化分析管理功能的实现
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 6.1 论文工作总结
  • 6.2 未来研究方向展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的论文、获奖情况及发明专利等项
  • 相关论文文献

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